💻 computer science

Bitcoin Staking

Dit artikel introduceert Bitcoin-staking, een modulair protocol dat Bitcoin-houders in staat stelt om op vertrouwingsloze wijze Proof-of-Stake-chains te beveiligen via automatische slashing-mechanismen, met succes ingezet op het Babylon-mainnet met meer dan 58.000 BTC in staking tegen aanzienlijk lagere beveiligingskosten dan native token-gebaseerde staking.

Oorspronkelijke auteurs: Xinshu Dong, Orfeas Stefanos Thyfronitis Litos, Ertem Nusret Tas, David Tse, Robin Linus Woll, Lei Yang, Mingchao Yu

Gepubliceerd 2026-05-20

📖 5 min leestijd🧠 Diepgaand

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: Xinshu Dong, Orfeas Stefanos Thyfronitis Litos, Ertem Nusret Tas, David Tse, Robin Linus Woll, Lei Yang, Mingchao Yu

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer

Het Grote Idee: De Spieren van Bitcoin Lenen

Stel je Bitcoin voor als een enorme, ongelooflijk sterke lijfwacht. Hij heeft meer dan een decennium nodig gehad om een enorme hoeveelheid spierkracht (rekenkracht) en een gigantische bankrekening (waarde van meer dan 1 biljoen dollar) op te bouwen.

Jarenlang beschermde deze lijfwacht alleen zijn eigen wijk (het Bitcoin-netwerk). Andere wijken (nieuwere blockchain-netwerken) moesten hun eigen, veel zwakkere bewakers huren, wat duur en riskant was.

Dit paper introduceert een manier waarop de lijfwacht van Bitcoin zijn spieren kan lenen om deze andere wijken te beschermen, zonder zijn eigen post te verlaten. Dit heet Bitcoin Staking. Het stelt mensen die Bitcoin bezitten in staat hun munten vast te zetten om andere netwerken te beveiligen, waarbij ze een kleine beloning verdienen terwijl ze die netwerken ongelooflijk veilig maken.

Het Probleem: Hoe Straft Je Een Slechterik Zonder Rechter?

In de wereld van blockchain rust beveiliging op "staking". Als een bewaker (validator) probeert te bedriegen of het netwerk aan te vallen, wordt hun vastgezette geld in beslag genomen (geslacht).

De Oude Manier (Merge Mining): Stel je een bewaker voor die twee banen tegelijk kan doen. Als hij bedriegt bij Baan B, verliest hij alleen Baan B. Hij verliest niet zijn huis of auto. Dit is "kostenloos" bedrog.
Het Nieuwe Probleem: Bitcoin heeft geen ingebouwde "slimme rechter" (smart contracts) die automatisch kan zeggen: "Je hebt bedrogen, geef me je geld." Het is een zeer simpel, star systeem. Als een validator op het nieuwe netwerk bedriegt, hoe haal je dan automatisch hun Bitcoin weg zonder een complexe rechter?

De Oplossing: De "Dubbel-Check"-Valstrik

De auteurs hebben een slimme valstrik gebouwd met drie belangrijkste hulpmiddelen. Denk hierbij aan een hoogspanningsversie van het spel "Rood Licht, Groen Licht" met een speciale camera.

1. De "Eenmalige Handtekening" (De Magische Inkt)

Normaal gesproken gebruik je dezelfde pen als je een document ondertekent. Als je twee verschillende dingen ondertekent, zijn het gewoon twee handtekeningen.
Het paper maakt gebruik van een speciale "Magische Inkt" (genaamd EOTS).

De Regel: Je krijgt een unieke, geheime inktkussen voor elk blok van het nieuwe netwerk.
De Valstrik: Als je probeert twee verschillende blokken te ondertekenen met hetzelfde inktkussen, vervaagt de inkt op een manier die je geheime identiteit (je privésleutel) onthult.
Het Resultaat: Als een validator probeert te bedriegen door twee verschillende versies van de geschiedenis te ondertekenen, extrahert het systeem automatisch hun "geheime sleutel". Zodra het systeem de sleutel heeft, kan het hun Bitcoin-wallet openen en het geld verplaatsen naar een "verbrandingshoop" (waar het voor altijd verdwijnt).

2. De "Finaliteit-Gadget" (De Definitieve Zegel)

Het nieuwe netwerk (laten we het de "Consumer Chain" noemen) voert zijn eigen stemmingen uit. Maar om ervoor te zorgen dat het Bitcoin-geld veilig is, hebben de auteurs een "Finaliteit-Gadget" toegevoegd.

Hoe het werkt: Nadat de Consumer Chain heeft gestemd over een blok, moeten de validators het opnieuw ondertekenen met de hierboven genoemde "Magische Inkt".
Waarom het belangrijk is: Als de Consumer Chain in de war raakt en twee verschillende groepen stemmen voor twee verschillende blokken, zullen de validators die beide kanten hebben ondertekend per ongeluk dezelfde Magische Inkt twee keer gebruiken. Het systeem ziet dit, grijpt hun sleutels en slacht hun Bitcoin.

3. De "Twee-Weg Tijdsmachine" (Bi-directionele Tijdstempeling)

Dit is het belangrijkste onderdeel om een specifieke truc te stoppen die de "Long-Range Attack" wordt genoemd.

De Truc: Een slechte validator kan wachten tot ze niet langer bewaker zijn, hun Bitcoin ontgrendelen en dan proberen de geschiedenis op de Consumer Chain te herschrijven. Op het moment dat het netwerk beseft dat ze hebben bedrogen, is hun geld al weg.
De Oplossing: Het paper creëert een tweewegs gesprek tussen Bitcoin en de Consumer Chain.
- De Consumer Chain schrijft zijn geschiedenis in het grootboek van Bitcoin (zoals het stempelen van een datum op een contract).
- Bitcoin schrijft zijn blokniveaus in de Consumer Chain.
Het Resultaat: Als een boosdoener probeert de geschiedenis te herschrijven nadat ze zijn vertrokken, controleert het systeem de "stempel". Het ziet dat de nieuwe geschiedenis is gecreëerd na het moment dat het geld van de boosdoener al was vergrendeld of ontgrendeld. Het systeem weigert de nieuwe geschiedenis te accepteren, en omdat de "Magische Inkt" tijdens de aanval is gebruikt, wordt het geld van de boosdoener geslacht voordat ze kunnen ontsnappen.

De Realiteitstest: Babylon

Het paper is niet alleen theorie. De auteurs hebben dit systeem gebouwd en in april 2025 gelanceerd op een netwerk genaamd Babylon.

De Schaal: Meer dan 58.000 Bitcoins (waarde ongeveer 4 miljard dollar) zijn momenteel vergrendeld om dit netwerk te beveiligen.
De Kosten: Dit is de goedkoopste beveiliging in de crypto-wereld. Terwijl andere netwerken hun bewakers enorme vergoedingen (hoge rentetarieven) moeten betalen om veilig te blijven, betaalt Bitcoin-staking een piepkleine beloning van 0,05%. Het is alsof je een beveiligingsmacht ter waarde van een miljard dollar krijgt voor de prijs van een kop koffie.

Samenvatting van de "Magie"

Zet het vast: Je zet je Bitcoin vast in een speciaal contract.
Onderteken het: Je ondertekent blokken op het nieuwe netwerk met "Magische Inkt" die je identiteit onthult als je bedriegt.
Bekijk het: De twee netwerken controleren voortdurend elkaars klokken (tijdstempels) om ervoor te zorgen dat niemand de geschiedenis herschrijft nadat ze zijn vertrokken.
Straf het: Als je bedriegt, neemt het systeem automatisch je Bitcoin en verbrandt het.

Dit stelt Bitcoin in staat als een wereldwijde beveiligingsprovider op te treden, waardoor andere netwerken veiliger en goedkoper worden om te runnen, allemaal zonder dat de kernregels van Bitcoin hoeven te worden gewijzigd.

Technische Samenvatting: Bitcoin Staking

1. Probleemstelling

Het artikel behandelt de uitdaging van deling van beveiliging in de context van moderne blockchain-ecosystemen. Hoewel Bitcoin over enorme hash-power beschikt en een marktkapitalisatie heeft die meer dan 1 biljoen dollar bedraagt, is de bruikbaarheid ervan als beveiligingsaanbieder voor andere ketens beperkt gebleven.

Beperkingen van Merge Mining: Traditioneel merge mining stelt Bitcoin-miners in staat om andere Proof-of-Work (PoW)-ketens te beveiligen. Dit is echter niet geschikt voor het dominante Proof-of-Stake (PoS)-ecosysteem en lijdt aan "kostenloze aanvallen", waarbij miners een via merge mining beveiligde keten kunnen aanvallen zonder hun Bitcoin-houdingen te riskeren.
Beperkingen van Remote Staking: Bestaande oplossingen voor remote staking (bijvoorbeeld in het Cosmos-ecosysteem of Eigenlayer) vertrouwen doorgaans op slimme contracten om activa te vergrendelen en slashing af te dwingen. Bitcoin mist Turing-complete slimme contracten, waardoor het technisch onuitvoerbaar is om met huidige middelen automatisch en zonder vertrouwen Bitcoin-activa te slashten bij schendingen van de veiligheid op een consumer chain.
De "Circulairheid" van Native Staking: PoS-ketens die worden beveiligd door hun native tokens, kampen met een circulaire beveiligingsproblematiek. Als een adversary voldoende stake leent om meer dan 2/3 van de validatorset te controleren, kan hij een schending van de veiligheid veroorzaken, de keten forken en vervolgens zijn stake opnemen om de lening terug te betalen, zonder financiële sanctie. Native staking kan geen validators slashten als de adversary meer dan 2/3 van de stake controleert.

Het kernprobleem is: Hoe kunnen Bitcoin-houders op een vertrouwingloze manier hun inactieve activa staken om een PoS-keten te beveiligen, zodat kwaadaardige validators automatisch worden geslashed (en hun Bitcoin verliezen) zonder dat Bitcoin-slimme contracten nodig zijn?

2. Methodologie en Technische Architectuur

De auteurs stellen Bitcoin Staking voor, een modulair protocol dat Bitcoin-houders in staat stelt om op elke PoS-keten te staken. De oplossing rust op drie primaire technische innovaties:

A. Extractable One-Time Signatures (EOTS)

Om het gebrek aan slimme contracten te overwinnen, maakt het protocol gebruik van een cryptografisch primitief genaamd Extractable One-Time Signatures (EOTS), een variant van Double-Authentication-Preventing Signatures (DAPS).

Mechanisme: Elke validator genereert een unieke geheime context voor elke block-height. Zij ondertekenen de gefinaliseerde block-hash met hun Bitcoin-private key en deze context.
Slashing-voorwaarde: Als een validator twee verschillende blocks op dezelfde height ondertekent (een schending van de veiligheid) met dezelfde context, maken de twee handtekeningen het voor iedereen mogelijk om wiskundig de private key van de validator te extraheren.
Implementatie: Het schema is gebaseerd op Schnorr-handtekeningen (die door Bitcoin worden gebruikt), wat zorgt voor compatibiliteit met de bestaande script- en key-infrastructuur van Bitcoin. De geëxtraheerde private key kan vervolgens worden gebruikt om het gestakte Bitcoin te besteden.

B. Finality Gadget

Het protocol introduceert een Finality Gadget die bovenop de basisconsensus van de consumer chain ligt (bijvoorbeeld Tendermint).

Proces: Nadat de basisconsensus een block heeft bevestigd, ondertekenen validators dit met een EOTS-handtekening. Een block wordt pas als "echt gefinaliseerd" beschouwd wanneer het EOTS-handtekeningen ontvangt van meer dan 2/3 van de stake.
Modulariteit: Deze gadget verandert het basisconsensusprotocol niet. Het fungeert als een add-on die ervoor zorgt dat elke schending van de veiligheid (conflicterende gefinaliseerde blocks) leidt tot de extractie van private keys voor ten minste $f+1$ adversarial validators (waarbij $n=3f+1$ ).

C. Bi-Directional Timestamping

Om "escaping stake"-aanvallen te voorkomen (waarbij een validator zijn stake op Bitcoin ontdoet maar zijn stemrecht op de PoS-keten behoudt om deze later te forken), dwingt het protocol een strakke synchronisatie af tussen de twee ketens.

Consumer $\to$ Provider: PoS-block hashes en EOTS-handtekeningen worden periodiek getimestamped op de Bitcoin-keten. Dit vestigt een extern, onveranderlijk register van de validatorset en de blockgeschiedenis.
Provider $\to$ Consumer: PoS-blocks moeten de hash van het laatst bevestigde Bitcoin-block bevatten. Dit zorgt ervoor dat de validatorset wordt bepaald door de Bitcoin-state op een specifiek moment, waardoor het validators onmogelijk wordt gemaakt om verouderde stake-distributies aan te vallen.
Stopregels: Clients implementeren "safe-stop"-regels. Als een client een timestamp op Bitcoin observeert die in strijd is met hun lokale weergave of wijst op data-onbeschikbaarheid, stoppen zij met het produceren van nieuwe blocks om niet-slashbare veiligheidschendingen te voorkomen.

D. Bond Contract en Covenant Emulatie

Omdat Bitcoin geen native covenants heeft (die beperken hoe fondsen kunnen worden besteed), maakt het protocol gebruik van een Covenant Committee om deze functionaliteit te emuleren.

Structuur: Het bond contract is een $(m+1)$ -van- $(m+1)$ multi-signature-schema dat de staker en $m$ comitéleden omvat.
Functie: Het comité pre-signs een "slashing-transactie" die het gestakte Bitcoin naar een onuitgeefbaar adres stuurt (verbranding) als de sleutel van de staker wordt gelekt.
Vertrouwensaanname: Het protocol vereist existential honesty: ten minste één comitélid moet eerlijk zijn en weigeren enige transactie mee te ondertekenen, behalve de slashing-transactie. Als covenants in de toekomst op Bitcoin worden ingeschakeld, kan deze aanname worden verwijderd.

3. Belangrijkste Bijdragen

Bitcoin Staking Protocol: Het eerste protocol dat vertrouwingloze remote staking van Bitcoin op PoS-ketens mogelijk maakt, met behalen van 1/3-economische veiligheid. Dit betekent dat na elke schending van de veiligheid ten minste 1/3 van de totale gestakte waarde (in Bitcoin) gegarandeerd wordt geslashed, zelfs als de adversary tot 2/3 van de validatorset controleert.
Cryptografische Slashing zonder Slimme Contracten: De nieuwe combinatie van EOTS en een finality gadget maakt automatische extractie van private keys en daaropvolgende slashing van Bitcoin-activa mogelijk met uitsluitend de standaard scripting-mogelijkheden van Bitcoin.
Bi-Directional Timestamping: Een protocol dat zowel het probleem van synchronisatie van stake-distributie als het probleem van long-range attacks oplost door Bitcoin te gebruiken als een veilige timestamp-server voor de PoS-keten en vice versa.
Modulariteit: Het ontwerp is keten-agnostisch. De finality gadget kan worden geïntegreerd met elk BFT-consensusprotocol (bijvoorbeeld Tendermint, HotStuff) zonder het basisprotocol te wijzigen.

4. Resultaten en Implementatie

Implementatie: Een versie van het protocol is in april 2025 ingezet om het Babylon mainnet te beveiligen.
Adoptie: Per het tijdstip van schrijven van het artikel (mei 2026) was meer dan 58.000 BTC (ongeveer 4 miljard USD) gestaked op de Babylon-keten, wat het de 8e grootste PoS-keten maakt qua marktkapitalisatie van staking.
Kostenefficiëntie: Het protocol bereikt beveiliging tegen aanzienlijk lagere kosten dan native PoS-staking. Bitcoin-stakers op Babylon ontvangen een Annual Percentage Rate (APR) van slechts 0,05%, wat 2 tot 3 ordes van grootte lager is dan de beloningen die door andere top-PoS-ketens worden betaald. Dit geeft aan dat de "beveiligingskosten" voor de PoS-keten drastisch worden verlaagd wanneer men leunt op de bestaande assetbasis van Bitcoin.
Prestaties: Implementatietests tonen aan dat validators minimale bronnen gebruiken (ongeveer 179 MB geheugen, <10% van een CPU-kern) en dat het protocol slechts één ronde communicatielatentie toevoegt. De unbonding-vertraging wordt teruggebracht van weken (typisch bij PoS) tot enkele uren (ongeveer 9–39 uur, afhankelijk van de instellingen voor transactiekosten).

5. Betekenis en Claims

Het artikel stelt dat Bitcoin Staking het economische beveiligingsmodel van PoS-blockchains fundamenteel verandert:

Doorbreken van Circulairheid: Door de asset-aanbieder (Bitcoin) te scheiden van de consumer chain, doorbreekt het protocol de circulaire aard die inherent is aan native staking. Een adversary kan geen stake lenen om aan te vallen en vervolgens te ontsnappen, omdat de stake is vergrendeld op Bitcoin en automatisch wordt geslashed via het covenant-mechanisme.
Optimaliteit: Het protocol bereikt 1/3-economische veiligheid, wat volgens de auteurs optimaal is. Geen enkel consensusprotocol kan tegelijkertijd 1/3-accountable veiligheid en liveness voldoen met een weerstandsgrens groter dan 1/3.
Economische Leefbaarheid: De implementatie op Babylon toont aan dat hoogwaardige economische beveiliging kan worden geboden aan PoS-ketens voor een fractie van de kosten van native token-staking, wat potentieel de enorme kapitaalbasis van Bitcoin kan ontsluiten voor de beveiliging van het bredere crypto-ecosysteem.

De auteurs benadrukken dat het protocol rust op specifieke aannames (bijvoorbeeld de veiligheid van Bitcoin, het bestaan van ten minste één eerlijk comitélid voor covenants, en het gebruik van Schnorr-handtekeningen), maar dat het onder deze voorwaarden een rigoureuze beveiligingsbewijs biedt.